紡織智能工廠關(guān)鍵技術(shù)及應(yīng)用現(xiàn)狀分析

潘如如 張寧 向軍

（江南大學(xué)，江蘇無(wú)錫，214122）

當(dāng)前信息化技術(shù)的發(fā)展為制造企業(yè)的轉(zhuǎn)型升級(jí)帶來(lái)了契機(jī)，在制造業(yè)中應(yīng)用越來(lái)越廣泛，全球制造大國(guó)也出臺(tái)了相關(guān)措施［1］。2014 年，德國(guó)提出“工業(yè)4.0”的概念；2015 年，我國(guó)提出“中國(guó)制造2025”的概念；2016 年，美國(guó)出臺(tái)“制造業(yè)重返美國(guó)”的政策，成立了工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)聯(lián)盟；2017 年，日本提出“互聯(lián)工業(yè)”的概念，并與德國(guó)聯(lián)合發(fā)表了《漢諾威宣言》，推進(jìn)互聯(lián)工業(yè)的發(fā)展。我國(guó)則在“十四五”規(guī)劃提出，建設(shè)智能制造示范工廠，完善智能制造標(biāo)準(zhǔn)體系。在相關(guān)政策和措施的推動(dòng)下，信息化技術(shù)與制造裝備及技術(shù)的交叉融合、更新?lián)Q代，實(shí)現(xiàn)了制造企業(yè)的高度自動(dòng)化、智能化、柔性化生產(chǎn)［2］，提升了制造業(yè)的生產(chǎn)、管理和服務(wù)水平，逐步發(fā)展成為智能工廠。

1 紡織智能化發(fā)展歷程

紡織業(yè)作為傳統(tǒng)的制造行業(yè)，在幾十年的信息化、智能化轉(zhuǎn)型升級(jí)過(guò)程中，對(duì)于具有行業(yè)特點(diǎn)的共性技術(shù)和關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了大量開(kāi)發(fā)、應(yīng)用和推廣，覆蓋棉紡、毛紡、長(zhǎng)絲、印染等細(xì)分行業(yè)，包括產(chǎn)品設(shè)計(jì)信息化、生產(chǎn)裝備智能化、生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)化、制造管理和企業(yè)管理信息化、協(xié)作網(wǎng)絡(luò)化等領(lǐng)域［3］。20 世紀(jì)70 年代，以計(jì)算機(jī)技術(shù)為代表的電子信息技術(shù)飛速發(fā)展，紡織信息化由此萌生和起步。20 世紀(jì)80 年代，計(jì)算機(jī)管理技術(shù)應(yīng)用于紡織企業(yè)，但一般屬于單項(xiàng)管理系統(tǒng)，如庫(kù)存管理、設(shè)備管理和財(cái)務(wù)管理等。此時(shí)的計(jì)算機(jī)管理技術(shù)顯示方式較為單一，大多中小企業(yè)采用微型機(jī)局域網(wǎng)，大中型企業(yè)則采用了主機(jī)/終端系統(tǒng)。同期，細(xì)紗斷頭檢測(cè)裝置得以應(yīng)用，提高了產(chǎn)品質(zhì)量控制水平。20 世紀(jì)90 年代中期，客戶機(jī)/服務(wù)器（C/S）模式開(kāi)始應(yīng)用于紡織企業(yè)，企業(yè)資源計(jì)劃（ERP）概念也開(kāi)始引入紡織行業(yè)，加快了企業(yè)管理信息化的進(jìn)程，并在21 世紀(jì)得到了廣泛應(yīng)用。由于紡織企業(yè)大多屬于中小型企業(yè)，需求多樣、資金有限、管理基礎(chǔ)薄弱等特點(diǎn)導(dǎo)致其建立信息系統(tǒng)較為困難。因此，紡織公共服務(wù)信息平臺(tái)在21世紀(jì)初開(kāi)始建設(shè)，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)集群地的互聯(lián)，可為周邊的中小型企業(yè)提供大量的信息服務(wù)。隨著信息技術(shù)與紡織裝備的日益融合，在線監(jiān)測(cè)、自動(dòng)控制、信息網(wǎng)絡(luò)等技術(shù)在紡織細(xì)分行業(yè)得到了廣泛應(yīng)用，大大提高了紡織裝備的信息化水平。為了提高紡織企業(yè)的精細(xì)生產(chǎn)管理，針對(duì)生產(chǎn)制造管理的制造執(zhí)行系統(tǒng)（MES），在21 世紀(jì)之初開(kāi)始應(yīng)用于紡織行業(yè)。MES 中物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用加強(qiáng)了在線實(shí)時(shí)采集和數(shù)據(jù)處理能力，以精細(xì)和動(dòng)態(tài)的方式管理生產(chǎn)過(guò)程，提升了紡織行業(yè)的整體信息化水平。2013 年以來(lái)，移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)、機(jī)器人、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)等新一代信息技術(shù)［4］飛速發(fā)展，互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用在紡織行業(yè)得到深化，深刻變革了傳統(tǒng)的產(chǎn)業(yè)模式。加之?dāng)?shù)字化、智能化技術(shù)的交叉融合，紡織智能制造應(yīng)運(yùn)而生，在裝備智能化、生產(chǎn)過(guò)程連續(xù)化、物流信息化、管理精細(xì)化等領(lǐng)域取得了較大進(jìn)展，逐步演變?yōu)榧徔椫悄芄S，深刻改變了制造業(yè)的生產(chǎn)模式和產(chǎn)業(yè)形態(tài)。

本文通過(guò)梳理紡織智能工廠的發(fā)展歷程，圍繞紡織智能工廠的關(guān)鍵技術(shù)展開(kāi)綜述，結(jié)合紡織行業(yè)的特點(diǎn)，從智能化裝備和智能化管理兩個(gè)方面進(jìn)行系統(tǒng)介紹，并對(duì)現(xiàn)有技術(shù)進(jìn)行分析，給出了紡織智能工廠面臨的問(wèn)題及未來(lái)的發(fā)展前景。

2 智能化裝備

紡織企業(yè)在推進(jìn)信息化的過(guò)程中，以機(jī)械裝備的數(shù)字化、自動(dòng)化、智能化為基礎(chǔ)，催生了在線監(jiān)測(cè)、自動(dòng)控制、智能物流等高新技術(shù)，大大提高了紡織裝備的智能化水平［5］。紡織智能化裝備是新一代信息技術(shù)與紡織技術(shù)相融合的載體，對(duì)于提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量具有關(guān)鍵作用。目前，智能化裝備主要包括智能化設(shè)備和智能化加工兩個(gè)方面，在紡紗和織造工序中應(yīng)用廣泛。

2.1 智能化設(shè)備

自動(dòng)化是指設(shè)備或過(guò)程完成預(yù)先設(shè)定的工作，系統(tǒng)自身缺少判斷和決策能力。智能化是指設(shè)備不僅能夠?qū)崿F(xiàn)預(yù)先設(shè)定的目標(biāo)，還能根據(jù)外界條件變化不斷地修正和優(yōu)化目標(biāo)，具有感知、思維、學(xué)習(xí)和自適應(yīng)以及行為決策等能力。近年來(lái)，紡織設(shè)備通過(guò)應(yīng)用信號(hào)傳感與檢測(cè)、自動(dòng)化、智能化等高新技術(shù)，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)設(shè)備和生產(chǎn)過(guò)程的自動(dòng)化、智能化，主要體現(xiàn)在紡織機(jī)械設(shè)備的自動(dòng)化、集成控制和智能監(jiān)控等方面［6］。

紡紗工序中，多年的快速發(fā)展大幅提升了設(shè)備的自動(dòng)化水平，在上料、生頭、落紗、換筒和碼垛等工序均實(shí)現(xiàn)了設(shè)備的自動(dòng)化。紡紗設(shè)備主要包括清梳聯(lián)、并條機(jī)、精梳機(jī)、粗紗機(jī)、細(xì)紗機(jī)、轉(zhuǎn)杯紡紗機(jī)、絡(luò)筒機(jī)等［7］。目前，自動(dòng)抓包機(jī)、自動(dòng)換筒系統(tǒng)、精梳機(jī)自動(dòng)換卷和生頭系統(tǒng)、粗紗自動(dòng)落紗機(jī)和筒紗自動(dòng)打包系統(tǒng)等均已得到了成熟應(yīng)用。隨著智能化技術(shù)的發(fā)展，部分紡紗裝置和設(shè)備［8］逐步具備了智能化的功能。開(kāi)清棉工序中配置的異纖檢測(cè)清除裝置，實(shí)現(xiàn)了異纖的自動(dòng)化檢測(cè)和智能化清除。以USTER Jossi Vision Shield異纖檢測(cè)儀為代表，對(duì)于有色合成物，甚至是透明、白色丙綸，該異纖檢測(cè)儀均能提供可靠的檢測(cè)準(zhǔn)確率和高的去除率；此外，該儀器能夠區(qū)分棉花和異纖污染物，有效地減少浪費(fèi)。梳棉和并條工序中應(yīng)用的自調(diào)勻整裝置，可根據(jù)線密度變化調(diào)整產(chǎn)品的牽伸倍數(shù)，使得線密度保持一致。立達(dá)公司開(kāi)發(fā)的Autoconer X6 型自動(dòng)絡(luò)筒機(jī)裝配上紗傳感器、智能輔助找頭裝置、智能落紗裝置等，可確保自動(dòng)絡(luò)筒工藝的靈活性和智能化水平。

織造工序中的設(shè)備包括整經(jīng)機(jī)、穿經(jīng)機(jī)、漿紗機(jī)、織機(jī)。由于設(shè)備生產(chǎn)企業(yè)通常較多，還未形成如紡紗工序成套的自動(dòng)化設(shè)備［9］，一般是各具特色的單臺(tái)自動(dòng)化設(shè)備。目前的自動(dòng)化設(shè)備主要包括整經(jīng)自動(dòng)上紗系統(tǒng)、整經(jīng)自動(dòng)裝筒系統(tǒng)、自動(dòng)穿經(jīng)機(jī)、漿液黏度在線檢測(cè)裝置、漿紗回潮率和上漿率在線檢測(cè)裝置、噴氣織機(jī)自動(dòng)抽緯開(kāi)機(jī)系統(tǒng)、疵點(diǎn)在線檢測(cè)系統(tǒng)、面料自動(dòng)包裝系統(tǒng)等。在智能化方面，研發(fā)較多的是智能化組件，如機(jī)器氣壓智能調(diào)控的智能節(jié)氣系統(tǒng)、機(jī)臺(tái)氣壓和壓縮空氣消耗量監(jiān)測(cè)與報(bào)警的智能壓力監(jiān)控系統(tǒng)、供緯失誤時(shí)自動(dòng)切換到其他儲(chǔ)緯器的智能投緯系統(tǒng)。如浙江日發(fā)紡織機(jī)械股份有限公司研發(fā)的RFJA40 型噴氣織機(jī)［10］可實(shí)現(xiàn)織造導(dǎo)航、智能化實(shí)時(shí)氣路控制、自動(dòng)上軸、自動(dòng)落布、緯停自動(dòng)處理等智能化操作。在漿紗過(guò)程中，國(guó)內(nèi)研發(fā)了模塊化智能調(diào)漿系統(tǒng)［11］，通過(guò)存儲(chǔ)計(jì)量、預(yù)調(diào)漿、智能化控制實(shí)現(xiàn)漿料的智能化調(diào)配，適用于不同類(lèi)型紗線的漿紗。

2.2 智能化加工

在紡織加工工序中，紡紗和織造均具有多工序的特點(diǎn)。紡紗工序包括清棉、梳棉、并條、粗紗、細(xì)紗、絡(luò)筒6 大關(guān)鍵步驟?？椩旃ば虬ㄕ?jīng)、漿紗、穿結(jié)經(jīng)、織造4 大關(guān)鍵步驟。這種多工序的特點(diǎn)大大增加了半成品的運(yùn)輸與加工難度。因此，紡織企業(yè)提出了不同的智能化加工技術(shù)以實(shí)現(xiàn)紡織產(chǎn)品加工的連續(xù)化。

智能化加工是指紡織過(guò)程中利用機(jī)械化輸送實(shí)現(xiàn)不同工序連接的生產(chǎn)方式，可減少產(chǎn)品加工的中間環(huán)節(jié)，省去人工裝卸、搬運(yùn)半成品的環(huán)節(jié)，從而減少企業(yè)用工，提高生產(chǎn)效率。在紡紗工序中，清梳聯(lián)、粗細(xì)聯(lián)、細(xì)絡(luò)聯(lián)、粗細(xì)絡(luò)聯(lián)是典型的智能化加工模式［12］，通過(guò)搭配物流自動(dòng)輸送系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)中間工序半成品的自動(dòng)裝卸與運(yùn)輸。清梳聯(lián)系統(tǒng)完成開(kāi)清棉與梳棉的工序一體化，可實(shí)現(xiàn)纖維流量自動(dòng)控制、異纖自動(dòng)檢測(cè)與清除、梳棉機(jī)自調(diào)勻整等。粗細(xì)聯(lián)系統(tǒng)在粗紗滿卷后可自動(dòng)落紗，滿卷與空管整列自動(dòng)交換，提高了粗細(xì)聯(lián)的機(jī)動(dòng)性。細(xì)絡(luò)聯(lián)系統(tǒng)裝配新型管紗輸送托盤(pán)結(jié)構(gòu)、管紗實(shí)時(shí)報(bào)警處理系統(tǒng)、自動(dòng)插拔管裝置、自動(dòng)殘紗檢測(cè)分離裝置等，實(shí)現(xiàn)高速化、智能化的細(xì)絡(luò)聯(lián)合。粗細(xì)絡(luò)聯(lián)將粗紗、細(xì)紗、絡(luò)筒及打包工序進(jìn)行智能化聯(lián)結(jié)，實(shí)時(shí)收集處理生產(chǎn)過(guò)程中的信息，使得整個(gè)系統(tǒng)自動(dòng)運(yùn)行。立達(dá)智能化紡紗系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)紡紗企業(yè)的自動(dòng)化、連續(xù)化、數(shù)字化和智能化。

織造工序中的智能化加工設(shè)備較少，目前應(yīng)用最廣泛的是整漿聯(lián)合機(jī)、漿染聯(lián)合機(jī)。整漿聯(lián)合機(jī)［13］將整經(jīng)和漿紗工序合二為一，直接完成織軸的生產(chǎn)，集成了整經(jīng)機(jī)和漿紗機(jī)的優(yōu)點(diǎn)。漿染聯(lián)合機(jī)采用機(jī)、電、儀一體化技術(shù)，搭配工藝參數(shù)在線檢測(cè)與控制系統(tǒng)，用于牛仔系列面料的經(jīng)紗染色與上漿。

自動(dòng)導(dǎo)引運(yùn)輸車(chē)（以下簡(jiǎn)稱(chēng)AGV 小車(chē)）［14］采用自動(dòng)導(dǎo)航、自主避讓等技術(shù)實(shí)現(xiàn)物流運(yùn)輸?shù)淖詣?dòng)化和智能化。在紡紗和織造過(guò)程中，AGV 已被廣泛用于不同工序間半成品或成品的輸送，保證各工序間有效地進(jìn)行科學(xué)銜接、路線優(yōu)化、動(dòng)態(tài)監(jiān)控。在棉條智能輸送系統(tǒng)中，AGV 小車(chē)可實(shí)現(xiàn)棉條筒的自動(dòng)裝載、輸送和卸載。在紡紗打包入庫(kù)運(yùn)輸系統(tǒng)中，AGV 小車(chē)將筒紗產(chǎn)品輸送至自動(dòng)打包機(jī)，完成打包后輸送至倉(cāng)庫(kù)。在織造自動(dòng)送緯、運(yùn)軸、落布系統(tǒng)［15］中，AGV 小車(chē)與車(chē)間調(diào)度系統(tǒng)相配合，實(shí)現(xiàn)紗線、經(jīng)軸、織軸、布匹等的自動(dòng)運(yùn)輸。

3 智能化管理

在紡織生產(chǎn)過(guò)程中，工藝路線通常較長(zhǎng)，所用的裝備種類(lèi)較多，生產(chǎn)工序較多，即使采用了智能化加工技術(shù)，仍存在不同工序的半成品。如何及時(shí)了解不同工序的產(chǎn)品生產(chǎn)狀態(tài)、實(shí)時(shí)監(jiān)控整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程、數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)分析與展示、輔助生產(chǎn)管理與決策等，是紡織企業(yè)進(jìn)行智能化管理的迫切需求。

隨著信息化、數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化的發(fā)展，智能化管理技術(shù)在紡織企業(yè)得到了越來(lái)越多的應(yīng)用。目前，智能化管理系統(tǒng)［16］主要包括ERP、MES 和倉(cāng)儲(chǔ)管理系統(tǒng)（Warehouse Management System，WMS）等，可將紡織生產(chǎn)過(guò)程中的采購(gòu)、生產(chǎn)、銷(xiāo)售、倉(cāng)儲(chǔ)及財(cái)務(wù)等模塊緊密聯(lián)系在一起，提高紡織生產(chǎn)管理的智能化。

3.1 ERP

ERP 是建立在信息技術(shù)基礎(chǔ)上，以系統(tǒng)化的管理理念，為企業(yè)決策層及員工提供決策運(yùn)行手段的管理平臺(tái)。發(fā)展至今，已成為對(duì)企業(yè)人力、物料、資金、信息等各種資源，面向企業(yè)計(jì)劃、生產(chǎn)、銷(xiāo)售、售后、財(cái)務(wù)等整個(gè)運(yùn)作流程，進(jìn)行全流程綜合管理的信息化系統(tǒng)。

紡織企業(yè)屬于典型的制造業(yè)，大多數(shù)紡織企業(yè)［17］都會(huì)面臨如何優(yōu)化配置企業(yè)資源、優(yōu)化生產(chǎn)計(jì)劃與排程、提升各部門(mén)之間的協(xié)作能力、提高產(chǎn)品質(zhì)量等問(wèn)題。通用的ERP 系統(tǒng)中的采購(gòu)、銷(xiāo)售、倉(cāng)儲(chǔ)、主生產(chǎn)計(jì)劃、物料需求計(jì)劃、財(cái)務(wù)管理等子系統(tǒng)均大同小異，但在局部環(huán)節(jié)中會(huì)有顯著的差別。以棉紡織行業(yè)為例，在制定開(kāi)紡計(jì)劃時(shí)，通用的主生產(chǎn)計(jì)劃無(wú)法考慮與開(kāi)紡工藝相對(duì)應(yīng)的改車(chē)、用棉、用紗以及開(kāi)紡能力計(jì)劃等。因此，針對(duì)紡織企業(yè)的特點(diǎn)，ERP 系統(tǒng)仍需根據(jù)具體需求進(jìn)行定制化開(kāi)發(fā)或改進(jìn)。紡織企業(yè)通過(guò)ERP 系統(tǒng)進(jìn)行采購(gòu)、生產(chǎn)、倉(cāng)儲(chǔ)和銷(xiāo)售管理，可以實(shí)現(xiàn)企業(yè)資源的有效利用，提升企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。目前，北京中紡達(dá)軟件開(kāi)發(fā)有限公司開(kāi)發(fā)的核心產(chǎn)品為T(mén)exERP，其功能涵蓋倉(cāng)儲(chǔ)、銷(xiāo)售、采購(gòu)、主生產(chǎn)計(jì)劃、財(cái)務(wù)、設(shè)備管理等，已在北京銅牛、深圳中冠、江蘇大生、山東如意、山東南山等企業(yè)得到成熟應(yīng)用。上海環(huán)思信息技術(shù)有限公司在紡織ERP 領(lǐng)域有多年的開(kāi)發(fā)經(jīng)驗(yàn)，其產(chǎn)品在紡紗、織造、印染和印花等不同產(chǎn)業(yè)鏈均有涉及，已成功實(shí)施于遠(yuǎn)紡織染、羅萊家紡、雅戈?duì)?、安踏體育用品公司等企業(yè)。上海百勝軟件股份有限公司的ERP 產(chǎn)品主要針對(duì)服裝、鞋帽等大中型企業(yè)提供信息管理服務(wù)，功能包括采購(gòu)、生產(chǎn)計(jì)劃、作業(yè)計(jì)劃、銷(xiāo)售等整個(gè)業(yè)務(wù)流程，已在九牧王、羅蒙集團(tuán)、圣得西集團(tuán)、利郎集團(tuán)等成功應(yīng)用。

ERP 是計(jì)劃層，側(cè)重企業(yè)層面，主要為企業(yè)信息化管理服務(wù)。同時(shí)，ERP 系統(tǒng)的復(fù)雜性要求企業(yè)擁有能夠支持它的信息技術(shù)資源。因此，ERP更適用于已經(jīng)市場(chǎng)化的中大型企業(yè)［18］，目前，體量較大的紡織企業(yè)大多已配備了ERP 系統(tǒng)，圍繞財(cái)務(wù)對(duì)企業(yè)資源進(jìn)行計(jì)劃。對(duì)于規(guī)模較小的紡織企業(yè)，大多數(shù)ERP 系統(tǒng)在生產(chǎn)計(jì)劃和控制領(lǐng)域的作用非常有限，而且需要大量的成本投入才能維持ERP 系統(tǒng)的運(yùn)轉(zhuǎn)。

3.2 MES

MES 是現(xiàn)代集成制造系統(tǒng)中制造管理自動(dòng)化領(lǐng)域的一項(xiàng)重要技術(shù)，它是定位于企業(yè)上層ERP 和低層設(shè)備自動(dòng)控制系統(tǒng)之間、面向車(chē)間作業(yè)層的管理系統(tǒng)，能夠?qū)φ麄€(gè)車(chē)間制造過(guò)程進(jìn)行優(yōu)化，實(shí)時(shí)收集生產(chǎn)過(guò)程中的數(shù)據(jù)并作出相應(yīng)的分析和處理，與計(jì)劃層和控制層進(jìn)行信息交互，實(shí)現(xiàn)企業(yè)信息全集成，是現(xiàn)代智能化工廠不可或缺的組成部分。隨著紡織企業(yè)的智能化升級(jí)，如何從生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)收集、管理、傳遞、存儲(chǔ)生產(chǎn)數(shù)據(jù)，統(tǒng)籌維護(hù)生產(chǎn)數(shù)據(jù)庫(kù)，分析及展現(xiàn)生產(chǎn)狀況，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)時(shí)監(jiān)控、實(shí)時(shí)反饋、管理優(yōu)化、敏捷響應(yīng)等，是紡織企業(yè)長(zhǎng)期以來(lái)的迫切需求。

對(duì)于紡織企業(yè)，MES 系統(tǒng)［19］通過(guò)結(jié)果來(lái)優(yōu)化產(chǎn)品的制造過(guò)程，生產(chǎn)過(guò)程及紡織產(chǎn)品追溯功能可以在很大程度上提高生產(chǎn)效率和降低成本。MES 系統(tǒng)可以優(yōu)化紡織企業(yè)的生產(chǎn)管理模式，強(qiáng)化過(guò)程管理和控制，從而達(dá)到精細(xì)化管理的目的；可以加強(qiáng)各生產(chǎn)部門(mén)如采購(gòu)、倉(cāng)儲(chǔ)、生產(chǎn)等系統(tǒng)辦公能力，提高工作效率，降低生產(chǎn)成本；通過(guò)數(shù)據(jù)采集設(shè)備實(shí)時(shí)采集紡織生產(chǎn)裝備的數(shù)據(jù)，并及時(shí)分析，提高數(shù)據(jù)的及時(shí)性、準(zhǔn)確性，避免人為干擾，促使企業(yè)管理的標(biāo)準(zhǔn)化；為企業(yè)的產(chǎn)品（面料）、中間產(chǎn)品（坯布）、原材料（紗線及其他物料）等質(zhì)量檢驗(yàn)提供有效、規(guī)范的管理支持；實(shí)時(shí)掌控計(jì)劃、調(diào)度、質(zhì)量、工藝、裝備運(yùn)行等信息，使相關(guān)部門(mén)及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題和解決問(wèn)題；最終可利用MES 系統(tǒng)建立起規(guī)范的生產(chǎn)管理信息平臺(tái)，使得企業(yè)內(nèi)部的現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)層和管理層之間信息互通，提高企業(yè)核心競(jìng)爭(zhēng)力。在當(dāng)前“小批量，多品種，緊交期”的紡織商業(yè)模式下，MES 制造執(zhí)行系統(tǒng)可以為紡織企業(yè)提供一個(gè)快速反應(yīng)、有彈性、精細(xì)化的制造業(yè)環(huán)境，幫助企業(yè)減低成本、按期交貨、提高產(chǎn)品質(zhì)量和服務(wù)質(zhì)量。

目前，MES 由于其輕量級(jí)和靈活性的特點(diǎn)流行于各種規(guī)模的紡織企業(yè)的各個(gè)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)，按照覆蓋紡織流程可分為紡紗MES、前織MES、織造MES 等。江蘇格羅瑞節(jié)能科技有限公司開(kāi)發(fā)了一套適用于紡紗企業(yè)的MES 架構(gòu)模型［20］，能夠監(jiān)控訂單生命周期中的每一個(gè)環(huán)節(jié)，包括訂單生成、工藝單制定、織造BOM、生產(chǎn)排產(chǎn)、工藝翻改、質(zhì)量檢測(cè)、車(chē)間開(kāi)臺(tái)、生產(chǎn)了機(jī)、生產(chǎn)報(bào)工等流程，實(shí)現(xiàn)對(duì)人員與機(jī)臺(tái)生產(chǎn)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)監(jiān)控和管理。針對(duì)前織和織造工序，江南大學(xué)分別研發(fā)了前織MES 系統(tǒng)、織造MES 系統(tǒng)、質(zhì)檢MES 系統(tǒng)，通過(guò)數(shù)據(jù)采集器從機(jī)臺(tái)上實(shí)時(shí)獲取生產(chǎn)數(shù)據(jù)并傳輸?shù)綌?shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行存儲(chǔ)，軟件系統(tǒng)通過(guò)展示、分析采集的數(shù)據(jù)以實(shí)現(xiàn)對(duì)生產(chǎn)過(guò)程的管理，主要包括訂單品種管理、織軸管理、上軸管理、了機(jī)管理、實(shí)時(shí)看板、大屏展示、智能報(bào)表系統(tǒng)等模塊，可實(shí)現(xiàn)從訂單到產(chǎn)品的全流程追蹤。如江南大學(xué)為無(wú)錫鼎球絹絲紡有限公司開(kāi)發(fā)的MES 系統(tǒng)，通過(guò)生產(chǎn)可視化大屏可以清晰地實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)到每臺(tái)機(jī)器及整個(gè)車(chē)間的生產(chǎn)狀況，數(shù)字化報(bào)表功能取代了以前的手抄報(bào)表，大大提高了企業(yè)的生產(chǎn)效率，提升了企業(yè)的管理水平。

廣義上，MES 是在ERP 框架下運(yùn)行的，是ERP 的子集或者交集。MES 是對(duì)ERP 計(jì)劃的一種監(jiān)控和反饋，是ERP 業(yè)務(wù)管理在生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的細(xì)化。ERP 的執(zhí)行前期需要投入大量的人力和物力，而MES 比較靈活，投入比較少，在同時(shí)具備MES 和ERP 的情況下，MES 可以作為ERP 的有力補(bǔ)充，將生產(chǎn)和企業(yè)連成一個(gè)整體，實(shí)現(xiàn)閉環(huán)的系統(tǒng)控制。而在不具備MES 與ERP 集成的中小紡織企業(yè)，選擇MES 還是ERP，取決于企業(yè)的業(yè)務(wù)重點(diǎn)及發(fā)展階段，如果企業(yè)訂單增長(zhǎng)，主要關(guān)注點(diǎn)集中在持續(xù)優(yōu)化流程上，管理生產(chǎn)和排產(chǎn)的MES 是最合適的。而將其他額外模塊添加到組合中去支付更高的ERP 系統(tǒng)費(fèi)用，最終建成一個(gè)專(zhuān)注于業(yè)務(wù)的財(cái)務(wù)和記錄保存而非生產(chǎn)的系統(tǒng)，是沒(méi)有意義的。

3.3 WMS

隨著倉(cāng)儲(chǔ)物流行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)日益激烈，越來(lái)越多的企業(yè)意識(shí)到，企業(yè)間的競(jìng)爭(zhēng)實(shí)際上是企業(yè)的作業(yè)效率和成本控制能力的競(jìng)爭(zhēng)。為了有效控制并跟蹤倉(cāng)庫(kù)業(yè)務(wù)的物流和成本管理全過(guò)程，WMS應(yīng)運(yùn)而生。大部分WMS 是從ERP 發(fā)展而來(lái)［21］，能夠?qū)崿F(xiàn)倉(cāng)儲(chǔ)業(yè)務(wù)單據(jù)的信息化，記錄倉(cāng)庫(kù)作業(yè)所處理的訂單、物料和產(chǎn)品信息。WMS 是一款標(biāo)準(zhǔn)化、智能化過(guò)程導(dǎo)向管理倉(cāng)庫(kù)的管理軟件，能夠準(zhǔn)確、高效地管理跟蹤用戶訂單、采購(gòu)訂單及倉(cāng)庫(kù)的綜合業(yè)務(wù)。WMS 顛覆了傳統(tǒng)的倉(cāng)庫(kù)管理模式，從傳統(tǒng)的“結(jié)果導(dǎo)向”轉(zhuǎn)變?yōu)椤斑^(guò)程導(dǎo)向”；從“數(shù)據(jù)錄入”轉(zhuǎn)變成“數(shù)據(jù)采集”，同時(shí)兼容了原有的“數(shù)據(jù)錄入”方式；從“人工找貨”轉(zhuǎn)變成“導(dǎo)向定位取貨”；同時(shí)引入“監(jiān)控平臺(tái)”讓管理更加高效、快捷。大多數(shù)WMS 以條碼的形式管理倉(cāng)儲(chǔ)，過(guò)程更加精細(xì)可控。

在當(dāng)前“小批量，多品種，緊交期”的生產(chǎn)模式下，紡織企業(yè)的倉(cāng)庫(kù)中堆放了大量不同的物料和產(chǎn)品，傳統(tǒng)的人工記錄方式已經(jīng)不能滿足企業(yè)需求，許多頗具規(guī)模的紡織企業(yè)在倉(cāng)庫(kù)管理中付出了巨大的財(cái)力、物力。提高倉(cāng)儲(chǔ)管理水平、降低倉(cāng)儲(chǔ)管理的耗費(fèi)、及時(shí)監(jiān)控倉(cāng)儲(chǔ)狀況等，是降低紡織企業(yè)生產(chǎn)管理成本、提升核心競(jìng)爭(zhēng)力的重要工作。WMS 的應(yīng)用［22］不但節(jié)約了這些人力物力，更是提高了倉(cāng)庫(kù)管理效率，使得倉(cāng)庫(kù)類(lèi)別管理得以輕松實(shí)現(xiàn)。WMS 的計(jì)算和記錄功能可以使數(shù)量統(tǒng)計(jì)輕松實(shí)現(xiàn)，出入庫(kù)均以條碼方式實(shí)現(xiàn)，更加方便快捷。據(jù)統(tǒng)計(jì)，企業(yè)在使用WMS 后，倉(cāng)庫(kù)的作業(yè)效率至少提升了30%以上。WMS 通過(guò)條碼對(duì)倉(cāng)庫(kù)進(jìn)行管控，使得倉(cāng)庫(kù)盤(pán)點(diǎn)等流程規(guī)范化，能夠?qū)崟r(shí)準(zhǔn)確反映庫(kù)存情況，為企業(yè)決策者提供有力的決策依據(jù)。廣東溢達(dá)紡織有限公司基于條碼技術(shù)研發(fā)了一套WMS 系統(tǒng)，有效避免了手寫(xiě)票據(jù)的繁瑣步驟，提升了工作效率，通過(guò)引進(jìn)現(xiàn)代化科學(xué)技術(shù)，在很大程度上避免了倉(cāng)儲(chǔ)信息滯后所帶來(lái)的弊端。

4 紡織智能工廠發(fā)展展望

紡織企業(yè)在智能化裝備和智能化管理方面的應(yīng)用，標(biāo)志著紡織行業(yè)進(jìn)入了高質(zhì)量發(fā)展的新時(shí)代。新一代信息技術(shù)的發(fā)展，加速了不同學(xué)科之間的交叉融合，加快了制造業(yè)的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整，促進(jìn)了產(chǎn)業(yè)升級(jí)轉(zhuǎn)型，對(duì)于未來(lái)紡織智能工廠的發(fā)展具有極大的促進(jìn)作用。未來(lái)，紡織智能工廠將著重開(kāi)展以下4 個(gè)方面的工作。

（1）推進(jìn)先進(jìn)紡織智能化裝備的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用。目前的紡織智能化設(shè)備大都停留在數(shù)字化、自動(dòng)化的階段，缺少真正智能化的功能。盡管紡紗智能化加工裝備的智能化較為成熟，但織造工序中連續(xù)化設(shè)備較少，智能化程度較低。未來(lái)，結(jié)合人工智能、機(jī)器人等新一代信息技術(shù)，組織高效的協(xié)同創(chuàng)新體系，從傳統(tǒng)的高端紡織裝備擴(kuò)展到智能化紡織裝備、全流程智能化生產(chǎn)線，促進(jìn)紡織行業(yè)智能化、協(xié)同化發(fā)展，進(jìn)一步提升行業(yè)制造水平。

（2）開(kāi)發(fā)輕量型、通用型的紡織智能化管理系統(tǒng)。紡織企業(yè)大多屬于中小型企業(yè)，面臨著資金短缺、人才不足等問(wèn)題，在智能化轉(zhuǎn)型中面臨較多困難?，F(xiàn)有的紡織ERP、MES 等智能化管理系統(tǒng)的體量一般較大、功能較多，而且通用性不強(qiáng)，難以在紡織中小型企業(yè)中實(shí)施。未來(lái)，結(jié)合紡織企業(yè)的行業(yè)特點(diǎn)，應(yīng)開(kāi)發(fā)輕量型、通用型的紡織智能化管理系統(tǒng)，以服務(wù)不同規(guī)模的紡織企業(yè)智能化轉(zhuǎn)型，推動(dòng)制造業(yè)的發(fā)展。

（3）構(gòu)建集成多功能的紡織智能化管理平臺(tái)?，F(xiàn)有的紡織ERP、MES 和WMS 等系統(tǒng)在不同的業(yè)務(wù)流程中適用性不同，而且各有優(yōu)缺點(diǎn)。為了發(fā)揮不同系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)，通過(guò)結(jié)合“互聯(lián)網(wǎng)+”技術(shù)，集成ERP、MES 和WMS 等系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)，構(gòu)建集成多功能的紡織智能化管理平臺(tái)［23］，覆蓋紡織業(yè)務(wù)全流程，將是未來(lái)紡織智能化管理方向發(fā)展的趨勢(shì)。平臺(tái)可集成不同智能化管理系統(tǒng)的功能，并將不同業(yè)務(wù)流程的信息即時(shí)發(fā)布給相關(guān)人員，形成全方位的監(jiān)控與管理。

（4）推動(dòng)人工智能技術(shù)與紡織技術(shù)的深度融合。近年來(lái)，機(jī)器感知、機(jī)器思維和智能機(jī)器人等技術(shù)在紡織智能化裝備和智能化管理均得到了一定應(yīng)用，形成了一定的基礎(chǔ)。目前，知識(shí)獲取、深度學(xué)習(xí)、優(yōu)化決策、專(zhuān)家系統(tǒng)等智能化技術(shù)還存在短缺。通過(guò)推動(dòng)人工智能技術(shù)與紡織技術(shù)的深度融合［24］，發(fā)揮人工智能技術(shù)在紡織生產(chǎn)過(guò)程中的智能決策、智能生產(chǎn)與控制、質(zhì)量監(jiān)測(cè)、設(shè)備故障智能處理等方面的優(yōu)勢(shì)，建設(shè)更加智能的紡織設(shè)備及管理系統(tǒng)，是未來(lái)紡織智能工廠的發(fā)展趨勢(shì)。

5 結(jié)語(yǔ)

當(dāng)前紡織行業(yè)面臨產(chǎn)能過(guò)剩、競(jìng)爭(zhēng)激烈的問(wèn)題，建設(shè)紡織智能工廠是紡織行業(yè)智能化轉(zhuǎn)型的必由之路。通過(guò)總結(jié)與分析現(xiàn)有紡織智能工廠的關(guān)鍵技術(shù)，對(duì)已在紡織企業(yè)成功應(yīng)用的關(guān)鍵技術(shù)范例進(jìn)行了介紹。隨著新一代智能化技術(shù)的發(fā)展，紡織行業(yè)的智能化需求進(jìn)一步增加，未來(lái)仍需探索最新技術(shù)在紡織行業(yè)的智能化應(yīng)用，助力紡織行業(yè)的智能化轉(zhuǎn)型與升級(jí)，提高紡織生產(chǎn)和管理的全流程智能化水平，增強(qiáng)企業(yè)的核心競(jìng)爭(zhēng)力。